一种自动化堆垛多功能起重机碳素流水线及其控制方法与流程

本发明属于铝电解的起重设备的技术领域，具体涉及一种自动化堆垛多功能起重机碳素流水线及其控制方法。

背景技术：

目前，阳极碳块库中的堆垛多功能起重机所采用的结构主要是以人工操作的方式进行，现有的堆垛车间尚没有自动化、无人化、信息化的产品出现，长期处于人工操作来完成碳块车间的各项操作任务，操作人员劳动强度大，碳块堆放效果同样受人为因素影响很大，车间库存率利用低下。

近年来，国家对生产安全越发重视，企业用工成本也在持续上涨，在上述背景因素的影响下，市场竞争将更加激烈。面对铝用碳素行业的发展和市场竞争态势，只有提高碳素行业的整体自动化技术水平，提高铝用碳素的产品质量，减少生产投资，实现高效生产，才能确保碳素行业的健康发展。

技术实现要素：

本发明就是针对上述问题，提供一种自动化程度高，节约人力，能合理利用堆垛车间的自动化堆垛多功能起重机碳素流水线及其控制方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明的自动化堆垛多功能起重机碳素流水线，包括设置于堆垛车间行走梁上的自动化堆垛多功能起重机，其特征在于：堆垛车间内相应于焙烧车间设置有焙烧传送带；堆垛车间内相应于碳块生产车间设置有生产车间传送带；焙烧传送带和生产车间传送带上均设置有碳块位置传感器；所述自动化堆垛多功能起重机与一plc控制系统相连，plc控制系统根据碳块位置传感器的输出信号控制自动化堆垛多功能起重机动作。

作为本发明的一种优选方案，所述自动化堆垛多功能起重机上设置有工业无线装置，所述堆垛车间内设置有多个无线接入点，无线接入点通过光纤接入地面控制室。

作为本发明的另一种优选方案，所述堆垛车间内通过设置地面位置检测装置设立多个功能区域。

所述多个功能区域包括生块存放区、生废块存放区、熟块存放区、熟废块存放区、填充碳碗作业区和填好碳碗碳块码垛存放区。

本发明的自动化堆垛多功能起重机碳素流水线控制方法，其特征在于：当自动化堆垛多功能起重机接收到来自地面设备发出的无线控制信号，并确定地面位置检测信号无误后，自动完成生块、生废块、熟块、熟废块、填碗生块、待组装块相应取块、上块以及码垛工作；其中。

成型生块/生废块满位后，发射信号，天车接收信号后自动运行到该区域，自动夹块，自动运行到相应的存放位置码垛。

填碳碗区发射进块需求，自动化堆垛多功能起重机自动判断储存时间最长的生块垛位或者指定位置夹块，自动输送到填碳碗区放下块；碳碗填充完毕，发送编组上线信号或码垛信号，自动化堆垛多功能起重机自动运行至填碳碗区，夹取碳块放到指定位置；继续发送信号，自动化堆垛多功能起重机继续此项工作，碳碗填充作业结束后，发送完工信号，自动化堆垛多功能起重机将不再夹取碳块到填碳碗区。

熟块/熟废块满位后,发射信号，自动化堆垛多功能起重机接收信号后自动运行到该位置，自动夹块，自动运行到相应的存放位置码垛。

碳块生产车间的阳极组装发出碳块需求信号或限位发出空位信号，自动化堆垛多功能起重机接收信号后，自动识别最后下线热块，没有热块时自动选择存放时间最长的块，夹取放置到组装输送链。

自动化堆垛多功能起重机接收到两个或两个以上信号，按优化顺序完成作业，特殊情况可根据中控指令调整，自动化堆垛多功能起重机完成作业后，未接收到下一个指令信号时，就近或到指定位置停车等待指令信号，所有作业指令信号发出后，在中控室有信号灯显示为红色，作业完成信号灯熄灭或显示为绿色。

作为本发明的一种优选方案，自动化堆垛多功能起重机能够根据中控室的具体指令，自动将碳块库内的指定位置碳块摆放至要求的地点；实现半自动模式运行。

作为本发明的另一种优选方案，自动化堆垛多功能起重机能由操作者通过驾驶室进行机组的控制，实现手动模式运行，手动模式下自动信号无效。

作为本发明的第三种优选方案，自动模式、半自动模式、手动模式可由中控互相切换，手动优先半自动，半自动优先自动模式。

本发明的有益效果。

1、本发明自动化程度高，降低人工成本，减少人为误差，提高生产效率。

2、本发明运行稳定，可靠。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图中，1为焙烧车间、2为碳块生产车间、3为自动化堆垛多功能起重机、4为信号传输中继装置、5为身产车间传送带、6为碳块位置传感器、7为对位系统、8为焙烧传送带、9为堆垛车间。

具体实施方式

本发明的自动化堆垛多功能起重机碳素流水线，包括设置于堆垛车间9行走梁上的自动化堆垛多功能起重机3，其特征在于：堆垛车间9内相应于焙烧车间1设置有焙烧传送带8；堆垛车间9内相应于碳块生产车间2设置有生产车间传送带；焙烧传送带8和生产车间传送带上均设置有碳块位置传感器6；所述自动化堆垛多功能起重机3与一plc控制系统相连，plc控制系统根据碳块位置传感器6的输出信号控制自动化堆垛多功能起重机3动作。

作为本发明的一种优选方案，所述自动化堆垛多功能起重机3上设置有工业无线装置，所述堆垛车间9内设置有多个无线接入点，无线接入点通过光纤接入地面控制室。

作为本发明的另一种优选方案，所述堆垛车间9内通过设置地面位置检测装置设立多个功能区域。

所述堆垛车间9内设置有自动化堆垛多功能起重机3的对位系统7。

所述堆垛车间9内设置有多个信号传输中继装置4。

所述多个功能区域包括生块存放区、生废块存放区、熟块存放区、熟废块存放区、填充碳碗作业区和填好碳碗碳块码垛存放区。

本发明的自动化堆垛多功能起重机碳素流水线控制方法，其特征在于：当自动化堆垛多功能起重机3接收到来自地面设备发出的无线控制信号，并确定地面位置检测信号无误后，自动完成生块、生废块、熟块、熟废块、填碗生块、待组装块相应取块、上块以及码垛工作；其中。

成型生块/生废块满位后，发射信号，天车接收信号后自动运行到该区域，自动夹块，自动运行到相应的存放位置码垛。

填碳碗区发射进块需求，自动化堆垛多功能起重机3自动判断储存时间最长的生块垛位或者指定位置夹块，自动输送到填碳碗区放下块；碳碗填充完毕，发送编组上线信号或码垛信号，自动化堆垛多功能起重机3自动运行至填碳碗区，夹取碳块放到指定位置；继续发送信号，自动化堆垛多功能起重机3继续此项工作，碳碗填充作业结束后，发送完工信号，自动化堆垛多功能起重机3将不再夹取碳块到填碳碗区。

熟块/熟废块满位后,发射信号，自动化堆垛多功能起重机3接收信号后自动运行到该位置，自动夹块，自动运行到相应的存放位置码垛。

碳块生产车间2的阳极组装发出碳块需求信号或限位发出空位信号，自动化堆垛多功能起重机3接收信号后，自动识别最后下线热块，没有热块时自动选择存放时间最长的块，夹取放置到组装输送链。

自动化堆垛多功能起重机3接收到两个或两个以上信号，按优化顺序完成作业，特殊情况可根据中控指令调整，自动化堆垛多功能起重机3完成作业后，未接收到下一个指令信号时，就近或到指定位置停车等待指令信号，所有作业指令信号发出后，在中控室有信号灯显示为红色，作业完成信号灯熄灭或显示为绿色。

作为本发明的一种优选方案，自动化堆垛多功能起重机3能够根据中控室的具体指令，自动将碳块库内的指定位置碳块摆放至要求的地点；实现半自动模式运行。

作为本发明的另一种优选方案，自动化堆垛多功能起重机3能由操作者通过驾驶室进行机组的控制，实现手动模式运行，手动模式下自动信号无效。

作为本发明的第三种优选方案，自动模式、半自动模式、手动模式可由中控互相切换，手动优先半自动，半自动优先自动模式。

本发明自动化堆垛多功能起重机3采用plc做为整车的逻辑控制系统；自动化堆垛多功能起重机3上加装工业无线装置，可使天车与地面控制室通讯。无线装置采用工业级设备，保证通讯较高的可靠性与实时性。生产作业区地面设置多个无线接入点，无线接入点通过光纤接入地面控制室。监控系统采用工控机完成：建立友好的人机界面，用图形和文字实时显示故障的位置及简单处理的方法，监控各主要元件运行或停止的状态。建立表格式数据库，能够存储和导出生块、熟块入库、出库的数量和时间；工控机上可显示门限位、防撞装置、变频器故障、极限位置、定点对位信号指示等。

中控室由服务器，工控机，网络控制系统，无线系统等构成。服务器内的二级管理系统，可以人工输入工单，或者自动接收来自三级系统的工单，并按时通过无线系统完成相应指令的发送工作，自动化堆垛多功能起重机3接收到这个指令后，开机自检控制系统，启动电力系统，3秒内完成系统自检及位置自检。当无系统故障时，自动化堆垛多功能起重机3运行到指定地点完成相应的碳块抓取，运输，放置任务，同时记录放置碳块的位置和放置时间等信息。完成以上工作后，自动化堆垛多功能起重机3会将这些信息记录存储，并实时传送到地面中控室服务器进行记录。在规定时间（如5分钟）内无新运行指令起重机会自动进入休眠状态，保证整机系统节约电力，并增加系统使用寿命。当远程服务器控制系统出现问题，或者检测出无法复位的系统故障时，可以采用本地人工操作完成相应工作，也可以采用中控室内远程监控的情况下人工操作完成相应工作。

大车水平方向定位：在每垛碳块的共同点安装一个定位器、激光传感器和编码器测距装置；同时，减速定位制动停机，准确的对每一跺碳块进行码垛和拆跺。配有一台自动化堆垛多功能起重机3的车间可采用激光定位装置。车间激光传感器与自动化堆垛多功能起重机3的plc之间采用网络连接，plc系统通过激光检测的距离来确定天车所在的位置，在接收到需要到达的目标位置时，机组可自动巡航，行驶到目的地。配有两台自动化堆垛多功能起重机3的车间，自动化堆垛多功能起重机3的大车采用编码器精确定位，使用一个定位零点作为参考对两台自动化堆垛多功能起重机3进行位置检测。当两台自动化堆垛多功能起重机3需要进入同一区域时在中控制上位机内设定优先权对两台天车发送信号依次进行作业，互不干扰。优先权按照：1、优先卸载成型生块链板机，再去装载编组机链板。2、优先卸载解组机链板机，再去装载阳极组装链板。3、重载机为主，空载机为辅。4、1#机为主动，2#机从动。

当自动化堆垛多功能起重机3的大车运行几个周期或空闲时，自动回到定位零点对距离位置和编码器进行校定，保证大车运行的精确度。

垂直方向定位：垂直方向定位采用绝对值编码器形式，编码器安装在卷筒后，夹具可在垂直方向指定位置定位。

自动运行及检测。

自动运行。

自动运行控制：根据堆垛车间9的工艺布置，将碳块的堆垛位置坐标（x，y）预设在控制系统中。

自动堆块时：当自动化堆垛多功能起重机3接收到编解组站发出的碳块编组完毕信号后，自动化堆垛多功能起重机3的夹具自动运行到编组站预存的坐标（x，y）定位位置进行夹块，提升到上限位运行至目标堆垛位置的预存的坐标（x1，y1），放下碳块，一个堆垛周期完成。

自动夹块时：当自动化堆垛多功能起重机3接收到编解组站发出的碳块解组完毕信号后，自动化堆垛多功能起重机3的夹具自动运行到堆垛车间9的目标碳块位置的预存的坐标（x1，y1），进行夹块，提升到上限位运行至解组站预存的坐标（x，y），放下碳块，一个堆垛周期完成。

碳块填充碳碗时，在填充碳碗处安装一台控制箱，具有申请填装碳块、正在填装碳块、完成填装、人员已撤离等功能信号连接至无线收发装置与自动堆垛天车通讯，完成放置填充碳块组和移动已完成填充的碳块组任务。当有人员在填充作业时自动化堆垛多功能起重机3不允许经过填充碳块区，自动化堆垛多功能起重机3必须经过填充区时提前发出警报信号，填充人员撤离确认后，天车才能经过，人车取得完美配合。

填充碳块的抓取要有优先顺序，优先抓取较早生产出的碳块垛。自动化堆垛多功能起重机3在堆垛时要考虑碳块堆垛顺序，或在中控室上位机上人员能够以表格或图形的形式进行排列好后，下载到天车程序内。

自动检测。

自动化堆垛多功能起重机3具有漏夹检测功能。自动化堆垛多功能起重机3执行完成夹紧的动作后，plc开始检测安装在每个夹具上的碳块检测限位是否感应，如果存在漏夹则重新夹取，如每个限位都感应到位，则表示自动夹块完成，继续执行下一步动作。经过尝试多次（人员设定）夹取仍不能成功，自动化堆垛多功能起重机3给中控室发出提示及时处理，处理完成人员确认自动化堆垛多功能起重机3恢复作业。

碳块库具有安全检测装置，使用红外光电进行化分安全范围（该范围大于大车在全速行驶时减速制动的距离），当有无关人员误入自动化堆垛多功能起重机3行走的方向的碳块库区域时需报警停机，并将报警信号送入现场中控室，中控室人员确认处理后，可以在地面或中控室进行复位，恢复工作状态。

在碳块库现场设立就地信号箱，配置工业无线信号收发装置，编组机和清理机的碳块可夹取就位信号及安全检测装置信号送入该工业无线收发装置，该控制箱上具有自动化堆垛多功能起重机3的地面就地操作功能。

地面集中控制及监控系统

在碳块库合适位置安装视频监控装置，使在中控室的操作人员能够清晰观察到自动化堆垛多功能起重机3运行情况及碳块夹取情况。

地面中控室数据库可实现阳极堆存的位置数据存储和阳极堆存的自动跟踪：首先将整个碳块库内的生碳块堆存区、焙烧块堆存区进行水平x、y坐标划分，分别定义生碳块堆存区域可堆垛的生碳块组准确数、焙烧块堆存区可堆垛焙烧碳块组的准确列数，并在此基础上进一步精确定义生碳块组，焙烧碳块组的每一列坐标，同时将整个碳块库内的生碳块堆存区每一列生碳块组，焙烧块堆存区每一列焙烧碳块组的坐标信息存储再堆垛天车的上位机服务器内的碳块堆存自动跟踪系统，并在上位机服务器上显示整个碳块库的生碳块组及焙烧碳块组堆垛信息。

阳极碳块堆垛天车运行速度、功率及碳块夹具提升或下降速度及距离（不包括辅助电葫芦）的参数信号送入堆垛天车上位机服务器内的碳块堆垛自动跟踪系统，并在上位机服务器上显示堆垛天车的碳块库内运行、生碳块组及焙烧碳块组堆垛或夹取过程显示。

控制设备。

电气控制系统须具备操作、安全保护、故障诊断、数据记录等功能。

阳极碳块进行清理编组后，由堆垛天车按要求在碳块库中进行编组堆放，需要出库时，再按要求送入出库输送机。

通讯方式：堆垛机组与中控室、成型车间、编解组设备控制系统采用以太网通讯。

控制方案。

操作运行方式：司机室操作及中控室控制。

地面设置开关，当人员误入后可自动检测并将信号传输至自动化堆垛多功能起重机3控制系统，限制自动化堆垛多功能起重机3运行并报警，保护人员安全。

地面人员活动处设置紧急急停开关，当出现危机情况时能够便捷的按下急停开关，立即切断天车的总供电电源系统，保护人员设备安全。

停用或检修功能，当一个车间有多台天车，有一台出现故障或不用时，可以将该故障车驶离作业区或进入隔离段，设置成为停用或检修档，不影响其他自动化堆垛多功能起重机3正常工作。

碳块库管理系统：碳块库管理系统能够时时查询碳块库当前生块、熟块数量及每夹碳块历史入库、出库、所在位置信息，并在中控室的上位机上显示，为计划排产提供信息。系统可设置库内每一特定位置码放的最高层数。在中控画面上模拟现场各区碳块实际堆放情况。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。